第六章 全面腐蚀与局部腐蚀
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腐蚀疲劳和磨耗腐蚀 全面腐蚀与局部腐蚀
2．环境特征
❖ (2)通常环境腐蚀性增强，CF破环倾向增大，例如对于钢 (尤其是高强度钢)，CF裂纹扩展速率按照下列顺序递增： 惰性气体大气水蒸气水硫酸盐水溶液氯化物水 溶液氢气氛硫化氢。
❖ 但腐蚀过强导致局部腐蚀转化为均匀腐蚀，可能反而降低 钢的CF破坏倾向。如温度升高引起钢的严重腐蚀，造成许 多浅的裂纹源，从而降低局部的应力集中，并使阳极与阴 极面积比变大，结果使钢的抗腐蚀疲劳能力提高。另外， 氧时常通过吸附或化学反应促进裂纹闭合，阻碍CF裂纹的 扩展．从而提高CF条件疲劳极限值。
❖ 湍流腐蚀和空泡腐蚀是两种特殊而重要的冲蚀形式。
湍流腐蚀
❖ 在材料表面或设备的某些特定部位、由于介质流速的急 剧增大而形成湍流，由湍流导致的冲蚀即称为湍流腐蚀。 湍流使金属表面液体的搅动比层流更为剧烈，结果使金属 与介质的接触更为频繁。湍流不仅加速了腐蚀剂的供应和 腐蚀产物的移去，而且又附加了一个流体对金属表面的切 应力。该切应力能够把已经形成的腐蚀产物剥离，并随流 体转移开。当流体中含有气泡或固体颗粒时，切应力的力 矩增大，金属表面损伤更加严重。湍流腐蚀大多发生在叶 轮、螺旋桨，以及泵、搅拌器、离心机、各种导管的弯曲 部分。
应力作用下的腐蚀破坏
空泡 腐蚀
应力腐蚀 开裂SCC
冲击腐蚀或 湍流腐蚀
微动腐蚀或 微振腐蚀FC
腐蚀
腐蚀 疲劳 CF
氢致 断裂
一、腐蚀疲劳破坏的特征
❖ 金属材料和工程结构在交变应力和腐蚀介质协同、交互作 用下导致的破坏现象，称为腐蚀疲劳失效。
❖ 腐蚀疲劳过程受力学因素、环境因素和材料因素交互影响， 与一般腐蚀、纯机械疲劳和应力腐蚀失效相比，表现出诸 多自身的特征。
二、磨耗腐蚀
❖ 磨耗腐蚀是指金属材料与周围环境介质中之间存 在摩擦和腐蚀的双重作用，而导致金属材料的破 坏现象。由于这种破坏是应力和环境中化学介质 协同促进的过程，因此也是应力作用下腐蚀的形 式之一。
材料腐蚀与防护-全面腐蚀与局部腐蚀
材料优化
优化材料的化学成分和加工方法以减轻局部腐蚀的风险。
全面腐蚀概述
全面腐蚀是指材料表面均匀腐蚀的现象。它通常是由环境中的化学物质与材料相互作用引起的，如酸、碱、盐 等。
全面腐蚀的原因和影响
1 化学反应
一些化学物质与材料发生反应，导致材料的腐蚀。
2 湿度和温度变化
高湿度和温度变化可促进腐蚀反应的进行。
3 损失功能
全面腐蚀可能导致材料的失效和功能损失。
1 微观结构
材料的微观结构不均匀，导致在某些区域上腐蚀更严重。
2 电化学反应
局部腐蚀通常与电化学反应有关，导致局部区域发生腐蚀。
3 损失可靠性
局部腐蚀可能导致材料可靠性的下降和部件失效。
局部腐蚀的防护措施
1Leabharlann 缓蚀剂使用缓蚀剂来减缓局部腐蚀的发展。
2
阳极保护
通过施加电流保护材料，抑制局部腐蚀的发生。
3
材料腐蚀与防护-全面腐 蚀与局部腐蚀
材料腐蚀是指材料在特定环境条件下与其周围环境相互作用而发生的破坏性 变化。本讲座将介绍全面腐蚀和局部腐蚀的概念、原因、影响以及相应的防 护措施。
腐蚀简介
腐蚀是原材料和制品在特定环境中与其周围环境相互作用导致的材料破坏。 它可以导致功能损失、增加维护成本和安全风险。
全面腐蚀的防护措施
材料选择
选择能够抵抗腐蚀的材料，如 不锈钢和特殊合金。
表面涂层
使用具有防腐蚀性的涂层来保 护材料表面。
缓蚀剂
使用缓蚀剂来减少腐蚀的发生。
局部腐蚀概述
局部腐蚀是指材料表面的一小部分遭受腐蚀，而其他部分保持无损的现象。它通常由局部环境条件导致，如局 部化学物质浓度差异。
局部腐蚀的原因和影响
腐蚀学原理-第六章 局部腐蚀-6.4-6.7
影响晶界行为的原因 (1) 合金元素贫乏化。由于晶界易析出第二相，造成晶界某一成分的 贫乏化。例如，18—8不锈钢因晶界析出沉淀相(Cr23C6)，使晶界附 近留下贫铬区，硬铝合金因沿晶界析出CuAl2而形成贫铜区。 (2) 晶界析出不耐蚀的阳极相。例如，Al-Zn-Mg系合金在晶界析出连 续的MgZn2；Al—Mg合金和Al—Si合金很可能沿晶界分别析出易腐蚀 的新相Al3Mg2和Mg2Si。 (3) 杂质或溶质原子在晶界区偏析。例如，铝中含有少量铁时(铁在 铝中溶解度低)，铁易在晶界析出，铜铝合金或铜磷合金在晶界可能 有铝或磷的偏析。 (4) 晶界处因相邻晶粒间的晶向不同，晶界必须同时适应各方面情况 ；其次是晶界的能量较高，刃型位错和空位在该处的活动性较大， 使之产生富集。这样就造成了晶界处远比正常晶体组织松散的过渡 性组织。 (5) 由于新相析出或转变，造成晶界处具有较大的内应力。另外还证 实由于表面张力的缘故，使黄铜的晶界含有较多的锌。
6.5 丝状腐蚀
6.5.1 丝状腐蚀特征 丝状腐蚀是一种浅型的膜下腐蚀。一旦产生便发展很快，最后形 成密集的网状花纹分布于金属表面，如图6-12所示，使金属表面 上的漆膜出现无明显损伤的隆起，失去保护膜的作用。其特征是 腐蚀产物呈丝状纤维网的样子，沿着线迹所发生的腐蚀在金属上 掘出了一条可觉察的小沟，深度约为5μm～8μm，而且在小沟上 每隔一段 图6-12 丝状腐蚀示意图 距离就有一个较深的小孔。在铁上腐蚀产物呈红丝状，丝宽约 0.1 mm～0.5。丝状腐蚀一般由蓝色呈“V”字形的活性头和非活 性的棕褐色而形态如丝的身部所组成。 活性头含有酸性的液体，腐蚀是由它的头部发展的，丝身是由腐 蚀生成物堆积而成，一般呈碱性。
【腐蚀学】第六章-金属的腐蚀腐蚀形态
iAc=iBc=iL
iBa=iL(1+SA/SB)
——集氧面积原理
20
4 防止电偶腐蚀的措施
• 电偶序中位置靠近的金属组合 • 设计和组装——首先应避免“小阳极－大阴
极”的组合，其次是尽量选择在电偶序中位 置靠近的金属进行组装。在不同的金属部件 之间采取绝缘措施可有效防止电偶腐蚀。 • 绝缘措施 • 涂层——在金属上使用金属涂层和非金属涂 层可以防止或减轻电偶腐蚀 • 阴极保护
当电极阳极极化时，钝化膜中的电场强度增加，吸 附在钝化膜表面上的腐蚀性阴离子（如 Cl－离子） 因其离子半径较小而在电场的作用下进入钝化膜， 使钝化膜局部变成了强烈的感应离子导电，钝化膜 在该点上出现了高的电流密度。
当钝化膜－溶液界面的电场强度达到某一临界值时， 就发生了点蚀
31
（2）吸附理论(吸附膜理论) • 吸附理论认为蚀孔的形成是阴离子(如Cl－离子)与氧
腐蚀产物 可能对金属有保护作用
质量损失 大
失效事故率 低
可预测性 容易
评价方法 失重法、平均深度法、电 流密度法
局部腐蚀 集中在某一区域 阴阳区相对固定，可分辨
阳极面积远小于阴极面积 阳极极化电位＜阴极极化电 位 无保护作用 小 高 难 局部腐蚀倾向、局部最大腐 蚀深度法、强度损失法等
8
二、 电偶腐蚀
i’Ac i’Ba
iBa=iBc
lg i
16
电偶腐蚀效应—— 当两种金属偶接后，阳极金属的腐蚀电流 与未偶接时该金属的自腐蚀电流的比值， 一般用表示
iB' a ig iB' c ig
iBa
iBa
iBa
17
3 电偶腐蚀的影响因素 (1) 电化学因素
• 电位差 • ——在电偶序中的起始电位差越大，电偶腐蚀倾向就
iBa=iL(1+SA/SB)
——集氧面积原理
20
4 防止电偶腐蚀的措施
• 电偶序中位置靠近的金属组合 • 设计和组装——首先应避免“小阳极－大阴
极”的组合，其次是尽量选择在电偶序中位 置靠近的金属进行组装。在不同的金属部件 之间采取绝缘措施可有效防止电偶腐蚀。 • 绝缘措施 • 涂层——在金属上使用金属涂层和非金属涂 层可以防止或减轻电偶腐蚀 • 阴极保护
当电极阳极极化时，钝化膜中的电场强度增加，吸 附在钝化膜表面上的腐蚀性阴离子（如 Cl－离子） 因其离子半径较小而在电场的作用下进入钝化膜， 使钝化膜局部变成了强烈的感应离子导电，钝化膜 在该点上出现了高的电流密度。
当钝化膜－溶液界面的电场强度达到某一临界值时， 就发生了点蚀
31
（2）吸附理论(吸附膜理论) • 吸附理论认为蚀孔的形成是阴离子(如Cl－离子)与氧
腐蚀产物 可能对金属有保护作用
质量损失 大
失效事故率 低
可预测性 容易
评价方法 失重法、平均深度法、电 流密度法
局部腐蚀 集中在某一区域 阴阳区相对固定，可分辨
阳极面积远小于阴极面积 阳极极化电位＜阴极极化电 位 无保护作用 小 高 难 局部腐蚀倾向、局部最大腐 蚀深度法、强度损失法等
8
二、 电偶腐蚀
i’Ac i’Ba
iBa=iBc
lg i
16
电偶腐蚀效应—— 当两种金属偶接后，阳极金属的腐蚀电流 与未偶接时该金属的自腐蚀电流的比值， 一般用表示
iB' a ig iB' c ig
iBa
iBa
iBa
17
3 电偶腐蚀的影响因素 (1) 电化学因素
• 电位差 • ——在电偶序中的起始电位差越大，电偶腐蚀倾向就
全面腐蚀与局部腐蚀
铁如果处于钝态，并且溶液中同时存在Cl- 、 Br- 、 I或ClO4-，它在酸性、中性及碱性溶液中均遭受小孔腐蚀。
锆在盐酸溶液中有高的腐蚀稳定性，但它在稀盐酸溶 液中阳极极化或有氧化剂存在时遭受强烈的小孔腐浊。
四、影响小孔腐蚀的因素:金属的性质
钛的小孔腐蚀仅发生在高浓度氯化物的沸腾溶液 中(42% MgCl2; 61%CaCl2; 86%ZnCl2 均指质量分数)以 及加有少量水的溴的甲醇溶液中。
3.3、缝隙腐蚀
1、定义 金属部件在介质中，由于金属与金属或金属与
非金属之间形成特别小的缝隙（其宽度一般为 0.025一0.1mm）足以使介质进入缝隙内而又使这 些介质处于停滞状态、引起缝内金属的加速腐蚀， 这种腐蚀称为缝隙腐蚀。
2、缝隙腐蚀主要特征
(1)产生缝隙腐蚀的必要条件是，任何金属与非金 属之间形成的缝隙，其宽度必须在0.025～0.1mm的 范围内，有介质滞流在缝内，才会发生缝隙腐蚀。 当宽度大于0.1mm，介质不再处于滞流状态，则不发 生缝隙腐蚀。
电极面积 阴极 = 阳极
阳极 << 阴极
电 位 阴极 = 阳极 = 腐蚀(混合) 阴极 < 阳极
腐蚀产物 可能对金属具有保护作用 无法保护作用 Ec≠ Ea Ec= Ea= Ecorr
3.1.1、全面腐蚀速度及耐蚀性
金属遭受腐蚀后，其重量、厚度、机械性能、 组织结构及电极过程等都会发生变化。 1. 重量指标
金属小孔腐蚀的特征(三)
小孔腐蚀多发生在表面生成钝化膜的金属或 合金上，如不锈钢、铝及铝合金等。在这些金属 或合金表面的某些局部地区膜受到了破坏，膜未 受破坏的区域和受到破坏已裸露基体金属的区域 形成了活化－钝化腐蚀电池，钝化表面为阴极而 且面积比膜破坏处的活化区大得多，腐蚀就向深 处发展而形成蚀孔。
锆在盐酸溶液中有高的腐蚀稳定性，但它在稀盐酸溶 液中阳极极化或有氧化剂存在时遭受强烈的小孔腐浊。
四、影响小孔腐蚀的因素:金属的性质
钛的小孔腐蚀仅发生在高浓度氯化物的沸腾溶液 中(42% MgCl2; 61%CaCl2; 86%ZnCl2 均指质量分数)以 及加有少量水的溴的甲醇溶液中。
3.3、缝隙腐蚀
1、定义 金属部件在介质中，由于金属与金属或金属与
非金属之间形成特别小的缝隙（其宽度一般为 0.025一0.1mm）足以使介质进入缝隙内而又使这 些介质处于停滞状态、引起缝内金属的加速腐蚀， 这种腐蚀称为缝隙腐蚀。
2、缝隙腐蚀主要特征
(1)产生缝隙腐蚀的必要条件是，任何金属与非金 属之间形成的缝隙，其宽度必须在0.025～0.1mm的 范围内，有介质滞流在缝内，才会发生缝隙腐蚀。 当宽度大于0.1mm，介质不再处于滞流状态，则不发 生缝隙腐蚀。
电极面积 阴极 = 阳极
阳极 << 阴极
电 位 阴极 = 阳极 = 腐蚀(混合) 阴极 < 阳极
腐蚀产物 可能对金属具有保护作用 无法保护作用 Ec≠ Ea Ec= Ea= Ecorr
3.1.1、全面腐蚀速度及耐蚀性
金属遭受腐蚀后，其重量、厚度、机械性能、 组织结构及电极过程等都会发生变化。 1. 重量指标
金属小孔腐蚀的特征(三)
小孔腐蚀多发生在表面生成钝化膜的金属或 合金上，如不锈钢、铝及铝合金等。在这些金属 或合金表面的某些局部地区膜受到了破坏，膜未 受破坏的区域和受到破坏已裸露基体金属的区域 形成了活化－钝化腐蚀电池，钝化表面为阴极而 且面积比膜破坏处的活化区大得多，腐蚀就向深 处发展而形成蚀孔。
全面腐蚀和局部腐蚀
3.3.2 缝隙旳形成
1.不同构造件之间旳连接，
• 金属和金属之间旳铆接、搭焊、螺纹连接，
•多种法兰盘之间旳衬垫等金属和非金属之间旳接触。
2.在金属表面旳沉积物、附着物、涂膜等。
•如灰尘、沙粒、沉积旳腐蚀产物。
3.3.3 缝隙腐蚀旳特征
1.可发生在全部旳金属和合金上，尤其轻易发生在
靠钝化耐蚀旳金属材料表面。
一、环境原因
1.介质类型：
一般材料易发生点蚀旳介质是特定旳
不锈钢轻易在具有卤素离子Cl－、Br－、I－旳溶液中发生点蚀
铜对SO42－则比较敏感。
FCl3 、CuCl2
高价金属离子参加阴极反应，增进点蚀形成和发展
在一定旳条件下溶液中有些阴离子具有缓蚀效果，
对不锈钢阴离子缓蚀效果旳顺序是：
OH－>NO3－>AC－>SO42－>ClO4－；
第三章全方面腐蚀与局部腐蚀
1 全方面腐蚀
2 点腐蚀
3 缝隙腐蚀
4 电偶腐蚀
5 晶间腐蚀
6 选择性腐蚀
7 应力腐蚀
8 腐蚀疲劳
金属旳腐蚀形态:全方面腐蚀 局部腐蚀
全方面腐蚀：
各部位腐蚀速率接近，金属旳表面比较均匀地减薄，金属表面
无明显旳腐蚀形态差别。同步允许具有一定程度旳不均匀性。
局部腐蚀：
阳极过程：M
Mn++ne
阴极过程：O2+H2O+ne
4OH-氧扩散困难-缺氧
阴极反应为吸氧反应,蚀孔内缺氧, 蚀孔外富氧,形成供氧浓差
电池
(2)孔内金属离子浓度不断增长.
防腐蚀方法以及分类
防腐蚀方法以及分类(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第六章防腐方法1、目前工程中最常用防腐方法方法：金属或非金属材料覆盖层，电化学保护，防腐蚀结构设计，介质处理，添加缓蚀剂电化学保护法只适用于金属在腐蚀性溶液中，应用于船海洋类2、什么是阴极保护和阳极保护阴极保护：主要分为电保护与牺牲阳极保护两种形式。
○1.电保护：将被保护金属设备与直流电源的负极相连，依靠外加阴极电流进行阴极极化而使金属得到保护的方法，叫外加电流阴极保护，简称电保护。
○2.牺牲阳极保护（护屏保护）：在被保护金属设备上连接一个电位更负的强阳极，促使阴极极化，这种方法叫牺牲阳极保护，也称护屏保护。
阳极保护：将被保护的设备与外加直流电源的正极相连，在一定电解质溶液中将金属进行阳极极化至一定电位，在此电位下金属能建立起钝态并维持钝态，则设备腐蚀速度显着降低，设备得以保护。
3、防蚀结构设计（1）连接（2）设备壳体与接管（3）容器附件与管道4、其他防腐方法:缓蚀剂防腐蚀第五章1、常见有机高分子材料：塑料和橡胶2、高分子材料与金属腐蚀的区别3、高材的腐蚀破坏形式○1、渗透与溶胀、溶解○2、化学腐蚀○3、老化○4、应力腐蚀开裂第四章1、简述金属铬镍硅的耐蚀特点○1、铬（Cr）：是不锈钢的基本合金元素；热力学不稳定。
与铁基合金组成固溶体时，合金呈现不同程度的类似铬的耐蚀特性。
在具备钝化的条件下，含量越高，耐蚀性越好，在不能实现钝化的条件下，随着含量的增高，腐蚀速率反而加大○2、镍（Ni)：热力学不够稳定。
与Fe-Ni合金在硫酸、盐酸和硝酸中的腐蚀速率都随着镍的含量的增加而减小；镍在铁的基体中的耐蚀性不是钝化作用，而是使合金的热力学稳定性提高；在氧化性介质和还原性介质中均有效。
优势：与铬配合加入铁中获得不锈钢；形成奥氏体，具有良好的热加工性、冷变形能力、可焊性、良好的低温韧性。
不利之处：随钢中镍含量增加，会增加不锈钢的晶间腐蚀倾向。
【电化学】第六章 金属腐蚀与防护
第六章 金属腐蚀与防护
第一节 腐蚀的分类和腐蚀速度的表示
金属或合金由于外部介质的化学或电化学 作用产生的破坏称为腐蚀。 一、腐蚀分类的方法： 1、按腐蚀形态来分：全面腐蚀(均匀腐蚀)、局
部腐蚀 2、按腐蚀机理来分：化学腐蚀、电化学腐蚀、
物理溶解 3、按腐蚀环境来分：高温腐蚀、大气腐蚀、
海水腐蚀
二、腐蚀速度表示方法： 1、失重法和增重法：根据腐蚀后单位面积单位时间
第六节 金属的防护
一、金属防护措施及耐腐蚀金属材料的选择 金属的防护措施有如下几种： (1)提高金属本身的耐蚀件 (2)采用保护性授盖层 (3)改变腐蚀环境 (4)电化学阴极保护和阳极保护。 在金属表面进行化学修饰或电化学修饰 合金化可提高金属的耐蚀性。选择材料的基 本要求是耐蚀性和力学性能
二、缓蚀剂保护 凡是在腐蚀介质中添加少量就能抑制金属腐蚀的物质称为
的腐蚀，电极反应为 阳极反应 M Mn+ + ne 阴极反应 O2+2H2O+4e 4OH-(中性或碱 性介质) O2+4H++4e 2H2O (酸性介质)
第四节 金属的钝化
把铁放人稀硝酸中，铁会腐蚀得很快，有大量的氢气 放出。开始是硝酸的浓度越大。腐蚀速度越大、但当浓 度增加到35％附近时，铁的腐蚀会突然停止，这是钝化 现象。
金属两端温度不同
直流电源漏电会产生杂散电流腐蚀
三、金属表面上水膜的形成 水膜可分为水汽膜和湿膜
毛细凝聚 1、水汽膜的形成： 吸附凝聚
化学凝聚 2、湿膜的形成：金属暴露在雨雪中或在海 上受海水起伏的浸润都会形成一层可见湿 膜，凝露也是湿膜的成因
第三节 电化学腐蚀动力学
一、伊文思(Evans)图 伊文思图也叫腐蚀极化图．这种图是把表征腐
第一节 腐蚀的分类和腐蚀速度的表示
金属或合金由于外部介质的化学或电化学 作用产生的破坏称为腐蚀。 一、腐蚀分类的方法： 1、按腐蚀形态来分：全面腐蚀(均匀腐蚀)、局
部腐蚀 2、按腐蚀机理来分：化学腐蚀、电化学腐蚀、
物理溶解 3、按腐蚀环境来分：高温腐蚀、大气腐蚀、
海水腐蚀
二、腐蚀速度表示方法： 1、失重法和增重法：根据腐蚀后单位面积单位时间
第六节 金属的防护
一、金属防护措施及耐腐蚀金属材料的选择 金属的防护措施有如下几种： (1)提高金属本身的耐蚀件 (2)采用保护性授盖层 (3)改变腐蚀环境 (4)电化学阴极保护和阳极保护。 在金属表面进行化学修饰或电化学修饰 合金化可提高金属的耐蚀性。选择材料的基 本要求是耐蚀性和力学性能
二、缓蚀剂保护 凡是在腐蚀介质中添加少量就能抑制金属腐蚀的物质称为
的腐蚀，电极反应为 阳极反应 M Mn+ + ne 阴极反应 O2+2H2O+4e 4OH-(中性或碱 性介质) O2+4H++4e 2H2O (酸性介质)
第四节 金属的钝化
把铁放人稀硝酸中，铁会腐蚀得很快，有大量的氢气 放出。开始是硝酸的浓度越大。腐蚀速度越大、但当浓 度增加到35％附近时，铁的腐蚀会突然停止，这是钝化 现象。
金属两端温度不同
直流电源漏电会产生杂散电流腐蚀
三、金属表面上水膜的形成 水膜可分为水汽膜和湿膜
毛细凝聚 1、水汽膜的形成： 吸附凝聚
化学凝聚 2、湿膜的形成：金属暴露在雨雪中或在海 上受海水起伏的浸润都会形成一层可见湿 膜，凝露也是湿膜的成因
第三节 电化学腐蚀动力学
一、伊文思(Evans)图 伊文思图也叫腐蚀极化图．这种图是把表征腐
什么叫做全面腐蚀和局部腐蚀
什么叫做全面腐蚀和局部腐蚀?
在水中金属的腐蚀是电化学腐蚀。
电化学腐蚀又分为全面腐蚀和局部腐蚀。
全面腐蚀相对较均匀，在金属表面上大量分布着微阴极和微阳极，故这种腐蚀不易造成穿孔，腐蚀产物氧化铁可在整个金属表面上形成，在一定情况下有保护作用。
当腐蚀集中于金属表面的某些部位时，则称为局部腐蚀。
局部腐蚀的速度很快，往往在早期就可使材料腐蚀穿孔或龟裂，所以危害性很大。
垢下腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀等均属局部腐蚀。
全面腐蚀的阴、阳极并不分离，阴极面积等于阳极面积，阴极电位等于阳极电位。
局部腐蚀的阴、阳极互相分离，阴极面积大于阳极面积，但阳极电位小于阴极电位，腐蚀产物无保护作用。
腐蚀介绍
更为严重的腐蚀破坏。 应力包括：拉伸、压缩、弯曲、扭转等方式直接作用在金属上；
通过接触面的相对运动；高速流体（可能含有固体颗粒）的流动等施 加在金属表面上；来自金属内部（如氢原子侵入金属内部）。
应力作用下的腐蚀通常伴随着材料的断裂，这种断裂是与环境因 素密切相关，也统称为环境断裂。 应力作用下的腐蚀分类：
少量氢处于晶格间隙外，绝大部分氢处于各种 缺陷位置，如晶界、共格沉淀、非共格沉淀、位 错、空位、孔隙等。
可供氢存在的缺陷被称为氢陷阱。
29
处于晶格间隙位置的氢原子（浓度为 CL）可以被陷阱捕获，而陷阱中的氢原子 （浓度为CT）也可能跑出陷阱进入晶格间 隙位置。
在平衡时：H L (溶解的氢 )KHT (陷阱中的氢 )
铝合金 铜和铜合金
钛和钛合金
镁和镁合金 镍和镍合金
锆合金
熔融NaCl、湿空气、海水、含卤素离子的水溶液、有机溶剂
含NH4+的溶液、氨蒸汽、汞盐溶液、SO2大气、水蒸汽 发烟硝酸、甲醇（蒸汽）、NaCl溶液（>290℃）、HCl（10％， 35℃）、H2SO4（6－7％）、湿Cl2（288℃，346℃，427℃）、N2O4 （含O2，不含NO，24－74℃） 湿空气、高纯水、氟化物、KCl＋K2CrO4溶液 熔融氢氧化物、热浓氢氧化物溶液、HF蒸汽和溶液
金属中存在氢的浓度梯度或应力梯度时就会导致氢 在金属中的扩散。
当金属中存在氢的浓度梯度时，氢将从浓度高的地 方向浓度低的地方扩散。
存在应力梯度时，氢由应力低的地方向应力高的地 方扩散，最终可使高应力区的氢浓度远高于整体的平均 氢浓度。
在常温下，由于氢陷阱的存在，对氢在金属中的扩 散行为影响较大；高温下，影响较小。
30
平衡常数K：
通过接触面的相对运动；高速流体（可能含有固体颗粒）的流动等施 加在金属表面上；来自金属内部（如氢原子侵入金属内部）。
应力作用下的腐蚀通常伴随着材料的断裂，这种断裂是与环境因 素密切相关，也统称为环境断裂。 应力作用下的腐蚀分类：
少量氢处于晶格间隙外，绝大部分氢处于各种 缺陷位置，如晶界、共格沉淀、非共格沉淀、位 错、空位、孔隙等。
可供氢存在的缺陷被称为氢陷阱。
29
处于晶格间隙位置的氢原子（浓度为 CL）可以被陷阱捕获，而陷阱中的氢原子 （浓度为CT）也可能跑出陷阱进入晶格间 隙位置。
在平衡时：H L (溶解的氢 )KHT (陷阱中的氢 )
铝合金 铜和铜合金
钛和钛合金
镁和镁合金 镍和镍合金
锆合金
熔融NaCl、湿空气、海水、含卤素离子的水溶液、有机溶剂
含NH4+的溶液、氨蒸汽、汞盐溶液、SO2大气、水蒸汽 发烟硝酸、甲醇（蒸汽）、NaCl溶液（>290℃）、HCl（10％， 35℃）、H2SO4（6－7％）、湿Cl2（288℃，346℃，427℃）、N2O4 （含O2，不含NO，24－74℃） 湿空气、高纯水、氟化物、KCl＋K2CrO4溶液 熔融氢氧化物、热浓氢氧化物溶液、HF蒸汽和溶液
金属中存在氢的浓度梯度或应力梯度时就会导致氢 在金属中的扩散。
当金属中存在氢的浓度梯度时，氢将从浓度高的地 方向浓度低的地方扩散。
存在应力梯度时，氢由应力低的地方向应力高的地 方扩散，最终可使高应力区的氢浓度远高于整体的平均 氢浓度。
在常温下，由于氢陷阱的存在，对氢在金属中的扩 散行为影响较大；高温下，影响较小。
30
平衡常数K：
全面腐蚀与局部腐蚀
✓ 应力腐蚀开裂分为晶间型、穿晶型、混合型等。同一材料因介质变化，裂纹途径也可
能改变。
✓ 应力腐蚀开裂的裂纹扩展速度一般为10-6~10-3 mm/min，比均匀腐蚀快约106倍，但仅
为纯机械断裂速度的10-10。
✓ 应力腐蚀开裂是一种低应力的脆性断裂。
第七章 全面腐蚀与局部腐蚀
7.7.2 应力腐蚀的条件
阴极还原反应：O + 2H2 O + 4e → 4 −
形成缝隙内、外的
氧浓差电池
•
形成闭塞电池
金属离子发生水解
反应使介质酸化
自催化效应
氧浓差电池的形成，对缝隙腐蚀的初期起促进作用。但蚀坑的深化和扩展是从形成闭
塞电池开始的，因此闭塞电池的自催化作用是造成缝隙腐蚀加速进行的根本原因。
第七章 全面腐蚀与局部腐蚀
➢ 金属材料在环境介质中，大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微，但在个别地方或微小
区域内腐蚀不断向纵深方向发展，形成小孔腐蚀坑，这种腐蚀称为小孔腐蚀（点蚀）
➢ 小孔腐蚀是破坏性和隐患性最大的腐蚀形态之一
➢ 金属表面局部的电极电位达到并高于小孔腐蚀电位或击穿电位（Eb）
➢ 小孔腐蚀对钝化性金属比较敏感
➢ 镀层的孔隙处或缺陷处也容易发生小孔腐蚀
形成元素降低C在奥氏体中的溶解度，促进C的扩散和碳化物的析出。
✓ Ti、Nb：Ti、Nb都是有益的元素。
✓ N：扩大晶间腐蚀敏化温度范围并缩短加热时间，对晶间腐蚀起促进作用。
✓ Si：添加2%以上的Si能提高低碳奥氏体不锈钢在强氧化性介质中的耐晶间腐蚀稳定性。
✓ Mn：Cr-Mn在敏化温度范围内会发生严重的晶间腐蚀，用铌合金化可减少锰的影响。
（3）添加合适的缓蚀剂
能改变。
✓ 应力腐蚀开裂的裂纹扩展速度一般为10-6~10-3 mm/min，比均匀腐蚀快约106倍，但仅
为纯机械断裂速度的10-10。
✓ 应力腐蚀开裂是一种低应力的脆性断裂。
第七章 全面腐蚀与局部腐蚀
7.7.2 应力腐蚀的条件
阴极还原反应：O + 2H2 O + 4e → 4 −
形成缝隙内、外的
氧浓差电池
•
形成闭塞电池
金属离子发生水解
反应使介质酸化
自催化效应
氧浓差电池的形成，对缝隙腐蚀的初期起促进作用。但蚀坑的深化和扩展是从形成闭
塞电池开始的，因此闭塞电池的自催化作用是造成缝隙腐蚀加速进行的根本原因。
第七章 全面腐蚀与局部腐蚀
➢ 金属材料在环境介质中，大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微，但在个别地方或微小
区域内腐蚀不断向纵深方向发展，形成小孔腐蚀坑，这种腐蚀称为小孔腐蚀（点蚀）
➢ 小孔腐蚀是破坏性和隐患性最大的腐蚀形态之一
➢ 金属表面局部的电极电位达到并高于小孔腐蚀电位或击穿电位（Eb）
➢ 小孔腐蚀对钝化性金属比较敏感
➢ 镀层的孔隙处或缺陷处也容易发生小孔腐蚀
形成元素降低C在奥氏体中的溶解度，促进C的扩散和碳化物的析出。
✓ Ti、Nb：Ti、Nb都是有益的元素。
✓ N：扩大晶间腐蚀敏化温度范围并缩短加热时间，对晶间腐蚀起促进作用。
✓ Si：添加2%以上的Si能提高低碳奥氏体不锈钢在强氧化性介质中的耐晶间腐蚀稳定性。
✓ Mn：Cr-Mn在敏化温度范围内会发生严重的晶间腐蚀，用铌合金化可减少锰的影响。
（3）添加合适的缓蚀剂
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发生局部腐蚀的条件
(1)金属方面或溶液方面存在较大的电化学不均一性， 因而形成了可以明确区分的阳极区和阴极区。
(2)阳极区和阴极区的电化学条件差异在腐蚀过程中一 直保持下去，不会减弱，甚至还会不断强化，使某些 局部区域的阳极溶解速度一直保持高于其余表面。这 是局部腐蚀能够持续进行(发展)的条件。
全面腐蚀与局部腐蚀的比较• Nhomakorabea• •
钝化膜破坏（成相膜和吸附理论）
敏感形核位臵 孕育期
第二阶段：点蚀的生长（发展）
影响点蚀的因素
控制点蚀的措施
6.4 缝隙腐蚀
缝隙种类 • 机器和设备上的结构缝隙 • 固体沉积(泥沙、腐蚀产物等)与金属基体形成的缝 隙。 • 金属表面的保护模 (如瓷漆、清漆、磷化层、金属 涂层)与金属基体之间形成的缝隙。
异金属部件(包括导电的非金属材料，如石墨) 组合
气流或液流带来的异金属沉积
一些工业金属和合金在海水中的电偶序
铂 金 Chlorimet2(66Ni,32Mo,1Fe) Hastelloy B (60Ni,30Mo,6Fe,1Mn) Inconel(活态)
阴 极 性
石墨 钛 银 Chlorimet 3(62Ni,18Cr,18Mo) Hastelloy C (62Ni,17Cr,15Mo)
缝隙腐蚀特征
缝隙腐蚀机理
影响因素
缝隙腐蚀防护措施
孔蚀和缝隙腐蚀的比较
6.5 晶间腐蚀
6.6 剥蚀
——概念
剥蚀又称层蚀，腐蚀沿平行于表面的平面（晶界）萌 生，逐步发展，最终使金属剥落基体，呈现层状形貌。 ——原理 金属具有层状晶粒结构，由于腐蚀体积膨胀效应，
沿晶界产生压应力，随着应力增加，使片状晶粒膨胀
奥氏体不锈钢SCC机理
奥氏体不锈钢SCC机理
奥氏体不锈钢SCC机理
奥氏体不锈钢SCC机理
6.8.2 氢损伤
氢鼓疱过程
6.8.3 腐蚀疲劳
6.9 磨损腐蚀
定义
高速流动的腐蚀介质(气体或液体)对金属材料造成的腐蚀破坏 ——是流体的冲刷和腐蚀协同作用的结果
主要形式
(1) 湍流腐蚀 (2) 冲击腐蚀 (3) 空泡腐蚀 (4) 摩振腐蚀
阳 极 性
钢或铁 2024铝(4.5Cu,1.5Mg,0.6Mu) 镉 工业纯铝(1100)
锌
镁和镁合金
6.3 点蚀
点蚀，又称孔蚀，是一种腐蚀集中于金属表面很小范围 （数十微米）内，并深入到金属内部的腐蚀形态。
点蚀的形态
点蚀发生的条件
点蚀机理
点蚀的形成可分为成核和生长(发展)两个阶段。 第一阶段： 点蚀成核（发生）
黄铜脱锌
表
面
腐蚀产物
穿孔
(a) 层状脱锌
(b) 带状脱锌
铜栓
(c) 栓状脱锌
断
面
黄
铜
脱
锌
类
型
影响因素
机理解释
（1）锌的选择性溶解
这种理论认为，黄铜表面的锌原子发生选择性
溶解，留下空位，稍里面的锌原子通过扩散到发生 腐蚀的位臵，继续发生溶解，结果留下疏松多孔的 铜层。
（2）溶解—沉积 这种理论认为铜和锌以金属离子形式一起进入溶液，铜离子 再发生还原以纯铜的形式沉积出来(称为回镀)。
其中(2)是磨损腐蚀的主要形式 (1)和(2) 有时合称为冲刷腐蚀
冲刷腐蚀的形态
冲刷腐蚀的机理
冲刷对腐蚀的加速作用
防止冲刷腐蚀的措施
空泡腐蚀
空泡的形成与破灭
空泡腐蚀各步骤示意图
防止空泡腐蚀的措施
1. 改进设计，减小流程中流体动压差
2. 选用较耐空蚀的材料或精磨表面
3. 用弹性保护层或阴极保护也有效
鼓起，最终使表面剥落。
——产生剥蚀的条件
（1）合金具有晶间腐蚀倾向
（2）合金具有一定的层状结构
（3）适当的腐蚀介质，如氨类、NO3-、H2O2等
——剥蚀的控制方法
（1）改用没有层蚀的合金 （2）使用热处理方法，减小晶间腐蚀 （3）采用表面保护措施
（4）采用牺牲阳极的阴极保护方法
6.7 选择性腐蚀
镍(活态)
锡 铅 铅-锡焊药
18-8Mo不锈钢(钝态)
18-8不锈钢(钝态) 11~30%Cr不锈钢(钝态) Inconel(80Ni,13Cr,7Fe)(钝态)
18-8钼不锈钢(活态)
18-8不锈钢(活态) 高镍铸铁 13%Cr不锈钢 铸铁
镍(钝态)
银焊药 Monel(70Ni,32Cu) 铜镍合金(60~90Cu,40~11Ni) 青铜 铜 黄铜
6.2 电偶腐蚀
一、电偶腐蚀的定义及特点 两种腐蚀电位不同的金属在介质中相互接触而产生的 一种腐蚀形态，又称接触腐蚀或双金属腐蚀。
发生电偶腐蚀的几种情况
(1) 异金属部件 (包括导电的非金属材料，如石墨) 组合。
(2) 金属镀层。
(3) 金属表面的导电性非金属膜。 (4) 气流或液流带来的异金属沉积。
防止脱锌的措施
• 改善环境 ——脱氧或阴极保护 • 选用对脱锌不敏感的黄铜 ——红黄铜（含Zn小于15%） • 在a黄铜中加入抑制脱锌元素 ——砷、锑、磷
石墨化腐蚀
6.8 应力腐蚀
6.8.1 应力腐蚀破裂
产生应力腐蚀破裂的材料-介质组合
奥氏体不锈钢SCC机理
奥氏体不锈钢SCC机理
摩振腐蚀
承受载荷、互相接触的两表面由于振动和滑动，以及与周 围介质发生的化学或电化学腐蚀的共同作用，导致表层材 料流失的现象。
摩振腐蚀机理
摩振腐蚀机理
摩振腐蚀机理
摩振腐蚀防止措施
材料腐蚀与防护
贵州大学材料与冶金学院
第六章 全面腐蚀与局部腐蚀
6.1 全面腐蚀与局部腐蚀的比较 6.2 电偶腐蚀 6.3 点蚀 6.4 缝隙腐蚀 6.5 晶间腐蚀 6.6 剥蚀 6.7 选择性腐蚀 6.8 应力腐蚀 6.9 磨损腐蚀
6.1 全面腐蚀与局部腐蚀的比较
局部腐蚀主要类型 电偶腐蚀 缝隙腐蚀(丝状腐蚀) 选择性腐蚀 腐蚀疲劳 剥蚀 点蚀(孔蚀) 晶间腐蚀 应力腐蚀开裂 磨损腐蚀 氢损伤